Многослойная рентгеновская оптика дифракционного качества для перспективных задач физики, нанодиагностики и наноструктурирования конденсированного вещества

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 21-72-30029

НазваниеМногослойная рентгеновская оптика дифракционного качества для перспективных задач физики, нанодиагностики и наноструктурирования конденсированного вещества

Руководитель Полковников Владимир Николаевич, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова Российской академии наук" , Нижегородская обл

Конкурс №53 - Конкурс 2021 года по мероприятию «Проведение исследований научными лабораториями мирового уровня в рамках реализации приоритетов научно-технологического развития Российской Федерации» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-210 - Взаимодействие рентгеновского, синхротронного излучений и нейтронов с конденсированным веществом

Ключевые слова ЭУФ нанолитография, МР микроскопия, синхротрон 4го поколения, многослойное зеркало, интерфейсы, шероховатость, аберрации, оптика дифракционного качества, ионная коррекция формы

Код ГРНТИ29.19.16

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Многослойные рентгеновские зеркала (МРЗ), состоящие из чередующихся слоев материалов с различной оптической плотностью, обладают наиболее широким спектром возможностей из всех известных рентгенооптических элементов. С их помощью решаются различные спектроскопические задачи, как с умеренным, так и со сверхвысоким спектральным разрешением. В отличие от кристаллов многослойное покрытие может быть нанесено на подложку с произвольной формой поверхности, а величина периода может изменяться в широких пределах, тем самым обеспечивая резонансный характер отражения по всей поверхности зеркала. Рабочий диапазон длин волн простирается от сотых долей до десятков нанометров, а коэффициенты отражения до 90%. Эти свойства предопределили широкое использование МРЗ в изображающих рентгенооптических схемах (литография, астрономия, и др.). Однако, не смотря на сорокалетнее развитие направления многослойной рентгеновской оптики, прорывные результаты применения МРЗ в ряде областей, на практике используется лишь незначительная часть потенциала этого рентгенооптического элемента. Например, микроскоп на основе МРЗ в “окне прозрачности воды” потенциально обладает уникальными возможностями для внутриклеточных исследований, существенно превышающими возможности электронной и оптической флуоресцентной микроскопии. Однако развиваемая парадигма развития микроскопии в “окне прозрачности воды” на основе зонных пластинок Френеля привела к стагнации результатов в течение последних 10-15 лет. А метод так и не занял заметной ниши в биологических исследованиях. Причинами отсутствия высокоразрешающих микроскопов на основе МРЗ являются относительно не высокое качество подложек (согласно критерию Марешаля аберраций объектива не должна превышать 1/14 длины волны, или около 0,2 нм) и низкие коэффициенты отражения зеркал при нормальном падении. Фундаментальная проблема МРЗ для этих задач – переходные области (интерфейсы), ширина которых уменьшает амплитудный коэффициент отражения на границе как квадрат в экспоненте. Для достижения величин, близких к теории весь интерфейс должен укладываться фактически в пределах одного монослоя, а воспроизводимость толщин пленок по глубине структуры, состоящей более чем из 600 пленок, на уровне 0,1%. Достижение этой цели предполагает ангстремную шероховатость подложки, блокирование взаимодиффузии материалов и роста кристаллитов в области интерфейсов. В экстремальном ультрафиолетовом (ЭУФ) диапазоне коэффициенты отражения также, на несколько десятков процентов уступают теории. При этом потери не могут быть объяснены влиянием интерфейсов, неточностью оптических констант материалов и поглощением примесями. Существуют до сих пор неизвестные каналы потерь интенсивности ЭУФ излучения при взаимодействии с многослойной структурой. К отмеченным выше фундаментальным и технологическим проблемам добавились другие, связанные со спецификой новых источников рентгеновского излучения. Так, проблема достижения дифракционного качества изображений на лазерах на свободных электронах и синхротронах 4-го поколения осложняется огромными тепловыми нагрузками на зеркало. Традиционное требование к подложкам и многослойным покрытиям, заключающееся в субнанометровой точности формы поверхности и компенсации механических напряжений в пленках, дополняется широким рабочим диапазоном температур. Продвижение в область коротковолнового излучения ставит фундаментальные вопросы работоспособности МРЗ в условиях, когда сечения Комптоновского рассеяния становятся больше, чем сечения когерентного рассеяния и фотопоглощения. В последнее время развитие получили источники рентгеновского излучения (РИ) на основе эффекта обратного комптоновского рассеяния. Спецификой этого типа источника, требующей новых подходов для эффективного использования МРЗ, является угловая дисперсия выходящего излучения, которая исключает использование традиционных схем МРЗ. В рамках проекта акценты будут сделаны на развитии методов изготовления многослойной оптики, обеспечивающей дифракционное качество изображений в рентгеновском диапазоне длин волн. Для достижения этой цели будут решены следующие задачи. Для синхротронных применений будут разработаны методы химико-механической и ионно-пучковой обработки монокристаллического кремния, обеспечивающие ангстремную шероховатость и субнанометровую точностью формы поверхности. Для характеризации формы поверхности зеркал будет развит “первопринципный” метод интерферометрии с дифракционной волной сравнения. Одним из важнейших результатов исследования станет разработка физической модели и кода, описывающих динамику морфологии поверхности монокристаллических материалов при воздействии ионных пучков. Будут найдены, синтезированы и изучены новые композиции МРЗ, обладающие минимальными стрессами, высокой термостойкостью и температурным коэффициентом линейного расширения, близкими к кремнию. Изображающие свойства зеркал будут исследованы на синхротронах. Для управления интерфейсами в МРЗ помимо технологии “инженерии интерфейсов”, за счет использование антидиффузионных прослоек, будет изучена технология “инженерии слоев”, заключающейся в насыщении незаполненных связей атомов при формировании пленок за счет химически активных компонентов в смеси распыляющего газа. Ожидается, что в этом случае будет подавлена химическая и диффузионная активность атомов поступающего конденсата. Впервые будет изучено влияние энергии распыляющих ионов на микроструктуру и интерфейсы в МРЗ. Основными методами изучения микро- и электронной структуры интерфейсов с ангстремным разрешением по глубине станет рентгеновская рефлектометрия зеркального и диффузного отражения, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия и рентгенофлуоресцентная спектроскопия со стоячей рентгеновской волной. Микроструктура пленок, квантово-размерные эффекты, упругие и неупругие процессы рассеяния рентгеновского излучения на наноразмерных объемных неоднородностях пленок будут изучены с использованием рентгеновской фотоэлектронной и оптической Рамановской спектроскопии, и резонансного неупругого рассеяния РИ. Будут найдены подходы, обеспечивающие эффективный сбор излучения из источников на основе эффекта обратного Комптоновского излучения. Будут изучены и определены оптимальные ниши для трех подходов: на основе периодических МРЗ с сильно различающимися градиентами периода вдоль и поперек зеркала, широкополосные зеркала “стекового” типа и набор стрипов из периодических структур с различными резонансными длинами волн, расположенных симметрично относительно оси зеркала. Решение задач проекта внесет существенный вклад в развитие многослойной рентгеновской оптики в частях, касающихся: понимания механизмов формирования микроструктуры пленок и интерфейсов в МРЗ, а так же управления этими процессами; установлении каналов потерь отраженной от МРЗ интенсивности РИ; увеличения коэффициентов отражения МРЗ; методов изготовления и характеризации асферических зеркал дифракционного качества для РИ, в том числе и радиационностойких для синхротронов 4-го поколения; эффективного использования МРЗ для источников на основе обратного Комптоновского рассеяния.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Кумар Н., Козаков А.Т., Нежданов А.В., Гарахин С.А., Полковников В.Н., Чхало Н.И., Машин А.И., Никольский А.В., Скрябин А.А. Phonon, plasmon and electronic properties of surfaces and interfaces of periodic W/Si and Si/W multilayers Physical Chemistry Chemical Physics, 23, 15076-15090 (год публикации - 2021)
10.1039/d1cp01986d

2. Плешков Р., Чхало Н., Полковников В., Свечников М., Зорина М. Intrinsic roughness and interfaces of Cr/Be multilayers Journal of Applied Crystallography, 54, 1747-1756 (год публикации - 2021)
10.1107/S160057672101027X

3. Кумар Н., Плешков Р.С., Гарахин С.А., Нежданов А.В., Юнин П.А., Полковников В.Н., Чхало Н.И. Investigation of microstructure and reflectivity of thermally annealed Mo/Be and W/Be multilayer mirrors Surfaces and Interfaces, 28, 101656 (год публикации - 2022)
10.1016/j.surfin.2021.101656

4. Чернышев А.К., Михайленко М.С., Зорина М.В., Пестов А.Е., Чхало Н.И., Салащенко Н.Н. Коэффициент распыления монокристаллического кремния, модели Труды XXVI Международного симпозиума "Нанофизика и наноэлектроника - 2022", с.620-621 (год публикации - 2022)

5. Михайленко М.С., Пестов А.Е., Чхало Н.И., Зорина М.В., Чернышев А.К., Салащенко Н.Н., Кузнецов И.И. Influence of ion-beam etching by Ar ions with an energy of 200-1000 eV on the roughness and sputtering yield of a single-crystal silicon surface Applied Optics, v.61, №10, 2825-2833 (год публикации - 2022)
10.1364/AO.455096

6. Пестов А.Е., Михайленко М.С., Чернышев А.К., Зорина М.В., Чхало Н.И. Модель физического распыления аморфных материалов Журнал технической физики, т.92, вып.8, 1230-1237 (год публикации - 2022)
10.21883/JTF.2022.08.52789.84-22

7. Михайленко М.С., Пестов А.Е., Чернышев А.К., Перекалов А.А., Зорина М.В., Чхало Н.И. Перспективы применения реактивного ионно-пучкового травления плавленого кварца смесью тетрафторметана и аргона для асферизации поверхности оптических элементов Журнал технической физики, т.92, вып.8, 1248-1252 (год публикации - 2022)
10.21883/JTF.2022.08.52792.111-22

8. Ахсахалян А.А., Ахсахалян А.Д. Новая методика термопластического изгиба стекла для изготовления цилиндрических поверхностей зеркал жесткого рентгеновского диапазона Журнал технической физики, т.92, вып.8,1124-1129 (год публикации - 2022)
10.21883/JTF.2022.08.52772.125-22

9. Чхало Н.И., Ахсахалян А.А., Зорина М.В., Торопов М.Н., Токунов Ю.М. Методика получения атомарно гладких подложек из монокристаллического кремния методом механического притира Журнал технической физики, т.92, вып.8, 1267-1272 (год публикации - 2022)
10.21883/JTF.2022.08.52795.103-22

10. Кумар Н., Нежданов А.В., Смертин Р.М., Полковников В.Н., Чхало Н.И., Голяшов В.А., Терещенко О.Е. A volume plasmon blueshift in thin silicon films embedded within Be/Si periodic multilayer mirrors Physical Chemistry Chemical Physics, v.24, 15951–15957 (год публикации - 2022)
10.1039/D2CP01697D

11. Кумар Н., Нежданов А.В., Гарахин С.А., Юнин П.А., Полковников В.Н., Чхало Н.И., Машин А.И. Microstructure and phonon behavior in W/Si periodic multilayer structures Journal of Physics D: Applied Physics, v.55, 175302 (8pp) (год публикации - 2022)
10.1088/1361-6463/ac4729

12. Торопов М.Н, Чхало Н.И, Малышев И.В., Салащенко Н.Н. High-aperture low-coherence interferometer with a diffraction reference wave Optics Letters, V.47, No.14, 3459-3462 (год публикации - 2022)
10.1364/OL.460708

13. Шапошников Р.А., Полковников В.Н., Салащенко Н.Н., Чхало Н.И., Зуев С.Ю. Highly reflective Ru/Sr multilayer mirrors for wavelengths 9–12nm Optics Letters, V.47, No.1, 4351-4354 (год публикации - 2022)
10.1364/OL.469260

14. Кумар Н., Плешков Р.А., Гарахин С.А., Нежданов А.В., Юнин П.А., Полковников В.Н., Чхало Н.И. Investigation of microstructure and reflectivity of thermally annealed Mo/ Be and W/Be multilayer mirrors Surfaces and Interfaces, v.28, 101656 (год публикации - 2022)
10.1016/j.surfin.2021.101656

15. Полковников В.Н., Шапошников Р.А., Зуев C.Ю., Свечников М.В., Сертсу М.Г., Соколов А., Шаферс Ф., Чхало Н.И. Многослойные зеркала для спектрального диапазона 8–12 нм Труды XXVI Международного симпозиума "Нанофизика и наноэлектроника - 2022", с.586-587 (год публикации - 2022)

16. Пестов А.Е., Михайленко М.С., Зорина М.В., Чернышев А.К. Изучение ионно-пучковой обработки сапфира Труды школы молодых ученых «Современная рентгеновская оптика - 2022», с.43 (год публикации - 2022)

17. Салащенко Н.Н., Полковников В.Н., Чхало Н.И. Перспективные длины волн для проекционной литографии с использованием синхротронного излучения Труды XXVI Международного симпозиума "Нанофизика и наноэлектроника - 2022", c.596-597 (год публикации - 2022)

18. Морозов С.С., Гарахин С.А., Полковников В.Н., Чхало Н.И. Разработка многослойных рентгеновских зеркал для источников на основе обратного комптоновского рассеивания Труды школы молодых ученых «Современная рентгеновская оптика - 2022», с.45 (год публикации - 2022)

19. Петраков Е.В., Чхало Н.И. Деформируемые сплошные зеркала в задачах управления волновым фронтом Труды школы молодых ученых «Современная рентгеновская оптика - 2022», с.49 (год публикации - 2022)

20. Михайленко М.С., Зорина М.В., Петрова Д.В., Пестов А.Е. Перспективы применения жидкого стекла для сглаживания поверхности оптических элементов Труды школы молодых ученых «Современная рентгеновская оптика - 2022», с.51 (год публикации - 2022)

21. Смертин Р.М., Полковников В.Н., Дроздов М.Н., Салащенко Н.Н., Чхало Н.И., Юнин П.А., Гарахин С.А., Зуев C.Ю. Влияние буферных слоев Mo на микроструктуру и отражательные характеристики системы Ru/Be Труды школы молодых ученых «Современная рентгеновская оптика - 2022», с.64 (год публикации - 2022)

22. Чернышев А.К., Михайленко М.С., Салащенко Н.Н. Программа коррекции локальных ошибок формы малоразмерным ионным пучком на основе матричного алгоритма «PMC» Труды школы молодых ученых «Современная рентгеновская оптика - 2022», с.70 (год публикации - 2022)

23. Полковников В. Н., Чхало Н. И., Торопов М. Н., Смертин Р. М., Шапошников Р. А. Определение внутренних напряжений многослойных структур Mo/Si интерферометрическим методом Труды школы молодых ученых «Современная рентгеновская оптика - 2022», с.73 (год публикации - 2022)

24. Пестов А.Е., Михайленко М.С., Чернышев А.К., Зорина М.В., Чхало Н.И., Салащенко Н.Н., Кумар Н. Эволюция шероховатости монокристаллического кремния при травлении ускоренными ионами Ar Труды XXVI Международного симпозиума "Нанофизика и наноэлектроника - 2022", с.578-579 (год публикации - 2022)

25. Смертин Р.М., Зуев С.Ю., Полковников В.Н., Чхало Н.И. Изучение влияния барьерных слоев на межслоевую шероховатость в многослойных зеркалах Ru/Be Труды XXVI Международного симпозиума "Нанофизика и наноэлектроника - 2022", с.608-609 (год публикации - 2022)

26. М.С. Михайленко, А.Е. Пестов, А.К. Чернышев, М.В. Зорина, Н.И. Чхало, Н.Н. Салащенко Изучение влияния энергии ионов неона на шероховатость поверхности основных срезов монокристаллического кремния при ионном травлении Журнал технической физики, т.93, вып.7,с.1046-1050 (год публикации - 2023)
10.21883/JTF.2023.07.55767.114-23

27. Д. В. Петрова, М. В. Зорина, М. С. Михайленко, А. Е. Пестов, Н. И. Чхало Изучение свойств и особенностей нанесения различных фоторезистов Труды XXVII Международного симпозиума «Нанофизика и Наноэлектроника», Т.2, стр. 890-891 (год публикации - 2023)

28. В. Н. Полковников, Н. И. Чхало, Р. А. Шапошников, К. В. Дуров, С. А. Гарахин Свойства короткопериодных многослойных рентгеновских зеркал Mo/B4C Труды XXVII Международного симпозиума «Нанофизика и Наноэлектроника», Т.2, стр 928-929 (год публикации - 2023)

29. С. Ю. Зуев, А. Я. Лопатин, В. И. Лучин, Н. Н. Салащенко, Н. Н. Цыбин, Н. И. Чхало Пелликлы для промышленной проекционной литографии на длинах волн 11,4 и 13,5 нм Труды XXVII Международного симпозиума «Нанофизика и Наноэлектроника», Т.2, стр. 926-927 (год публикации - 2023)

30. Р. М. Смертин, М. М. Барышева, С. А. Гарахин, М. В. Зорина, С. Ю. Зуев, В. Н. Полковников, Н. И. Чхало, Д. Б. Радищев Исследование рентгенооптических и механических характеристик многослойных зеркал C/Si и B4C/Si Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, № 12, с. 1-7 (год публикации - 2023)
10.31857/S1028096023120233

31. Н. Кумар, А.В. Нежданов, Р.М. Смертин, В.Н. Полковников, Н.И. Чхало Microstructural stability of silicon and beryllium nanofilms in periodic Si/Be multilayer mirrors investigated by Raman scattering spectroscopy Indian Journal of Physics, 97, 205–4209 (год публикации - 2023)
10.1007/s12648-023-02752-6

32. Р.М. Смертин, Н.И. Чхало, В.Н, Полковников, Н.Н. Салащенко, Р.А. Шапошников, С.Ю. Зуев Highly reflective Mo/Be/Si multilayer mirrors with zero stress values for 13.5 nm wavelength Thin Solid Films, 782, 140044 (год публикации - 2023)
10.1016/j.tsf.2023.140044

33. Н. Кумар, Р.М. Смертин, Б.С. Пратибха, А.В. Нежданов, М.Н. Дроздов, В.Н. Полковников, Н.И. Чхало Raman scattering studies of Si/B4C periodic multilayer mirrors with an operating wavelength of 13.5 nm Journal of Physics D: Applied Physics, 56, 255301 (год публикации - 2023)
10.1088/1361-6463/acd64d

34. В.Н. Полковников, Н.И. Чхало, Р.А. Шапошников, A.Д. Николенко Короткопериодные многослойные зеркала для высокоразрешающего монохроматора многослойное зеркало/кристалл Журнал технической физики, том 93, вып. 7, с.943-947 (год публикации - 2023)
10.21883/JTF.2023.07.55750.102-23

35. Д.В. Петрова, М.С. Михайленко, М.В. Зорина, М.Н. Дроздов, А.Е. Пестов, Н.И. Чхало Нанесение жидкого стекла на подложки оптических элементов и его молекулярный состав Журнал технической физики, том 93, вып. 7, с. 1037-1045 (год публикации - 2023)
10.21883/JTF.2023.07.55766.107-23

36. С.Ю. Зуев, А.Я. Лопатин, В.И. Лучин, Н.Н. Салащенко, Н.Н. Цыбин, Н.И. Чхало Защитные свободновисящие пленки для установок проекционной литографии экстремального ультрафиолетового диапазона Микроэлектроника, т. 52, № 5, с. 354–366 (год публикации - 2023)
10.31857/S0544126923700539

37. А.Н. Нечай, А.А. Перекалов, Д.Г. Реунов, Н.Н. Салащенко, Н.И. Чхало Исследование поглощения ЭУФ излучения сверхзвуковыми газовыми струями для определения плотности числа частиц Вторая объединённая конференция «Электронно-лучевые технологии и рентгеновская оптика в микроэлектронике», стр. 212-213 (год публикации - 2023)

38. В.Е. Гусева, А.Н. Нечай, А.А. Перекалов, Н.Н. Салащенко, Н.И. Чхало Исследование эмиссионных свойств ЛПИ на основе ксеноновой газоструйной мишени Школа молодых ученых «Современная рентгеновская оптика – 2023», стр 43 (год публикации - 2023)

39. М.С. Михайленко, А.Е. Пестов, А.К. Чернышев, М.В. Зорина, Н. Кумар, Н.И. Чхало, Н.Н. Салащенко Исследование поведения шероховатости поверхности основных ориентаций монокристалического кремния при травлении ускоренными ионами инертных газов Труды XXVI Международной конференции «ВИП-2023», Т.1, стр.72-75 (год публикации - 2023)

40. А.К. Чернышев, М.С. Михайленко, А.Е. Пестов, Н.Н. Салащенко, Н.И. Чхало Методики прецизионной ионно-пучковой обработки оптических поверхностей Труды XXVI Международной конференции «ВИП-2023», Т.1, стр.96-99 (год публикации - 2023)

41. А. И. Артюхов, М. Н. Торопов, И. Э. Шевчук, А. Е. Пестов, Н. И. Чхало Разработка установки безмасочной литографии для создания составных рентгеновских зеркал Труды XXVII Международного симпозиума «Нанофизика и Наноэлектроника», Т.2, стр 829-830 (год публикации - 2023)

42. Е. С. Антюшин, Н. И. Чхало, В. Н. Полковников, Ю. А. Вайнер, Р. М. Смертин Влияние кремниевых прослоек на структурные и отражательные характеристики Ni/Ti многослойных зеркал Труды XXVII Международного симпозиума «Нанофизика и Наноэлектроника», Т.2, стр. 825-826 (год публикации - 2023)

43. М. В. Зорина, М. С. Михайленко, Д. В. Петрова, А. Е. Пестов, Н. И. Чхало Перспективы применения жидкого стекла для сглаживания поверхности оптических элементов Труды XXVII Международного симпозиума «Нанофизика и Наноэлектроника», Том 2, стр. 856-857. (год публикации - 2023)

44. А. Я. Лопатин, В. И. Лучин, А. Н. Нечай, А. А. Перекалов, А. Е. Пестов, Н. Н. Салащенко, Н. Н. Цыбин, Н. И. Чхало Эмиссионные характеристики лазерно-плазменного источника экстремального ультрафиолетового излучения с тонкопленочными мишенями Труды XXVII Международного симпозиума «Нанофизика и Наноэлектроника», Т.2, стр. 866-867 (год публикации - 2023)

45. С. С. Морозов, С. А. Гарахин, Н. И. Чхало Методика расчета многослойных рентгеновских зеркал для источников на основе обратного комптоновского рассеяния Труды XXVII Международного симпозиума «Нанофизика и Наноэлектроника», Т.2, стр 876-877 (год публикации - 2023)

46. А. Н. Нечай, А. А. Перекалов, Н. Н. Салащенко, Н. И. Чхало Лазерно-плазменный источник мягкого рентгеновского излучения на основе ксенона Труды XXVII Международного симпозиума «Нанофизика и Наноэлектроника», Т.2, стр, 880-881 (год публикации - 2023)

47. М. В. Зорина, И. В. Малышев, М. С. Михайленко, А. Е. Пестов, Н. Н. Салащенко, М. Н. Торопов, А. К. Чернышев, Н. И. Чхало Развитие ионно-пучковых методов прецизионной обработки оптических поверхностей Труды XXVII Международного симпозиума «Нанофизика и Наноэлектроника», Т.2, стр 884-885 (год публикации - 2023)

48. В. Н. Полковников, Е. С. Антюшин, С. А. Гарахин, Н. И. Чхало Возможности ИФМ РАН по созданию многослойных зеркал с линейными размерами до 600 мм Труды XXVII Международного симпозиума «Нанофизика и Наноэлектроника», Т.2, стр. 894 (год публикации - 2023)

49. В. Е. Гусева, И. Г. Забродин, А. Н. Нечай, А. А. Перекалов, Н. Н. Салащенко, Н. И. Чхало Временные зависимости импульсного мягкого рентгеновского излучения, формируемого в ЛПИ Вторая объединённая конференция «Электронно-лучевые технологии и рентгеновская оптика в микроэлектронике», стр 214-215 (год публикации - 2023)

50. Д.Г. Реунов, И.В. Малышев, А.Е. Пестов, В.Н. Полковников, М.Н. Торопов, Н.И. Чхало Высокоапертурный микроскоп на основе многослойных рентгеновских зеркал для биологических применений Вторая объединённая конференция «Электронно-лучевые технологии и рентгеновская оптика в микроэлектронике», стр. 251-253 (год публикации - 2023)

51. А.Н. Нечай, А.А. Перекалов, Д.Г. Реунов, Н.Н. Салащенко, Н.И. Чхало Исследование поглощения ЭУФ излучения сверхзвуковыми газовыми Струями Школа молодых ученых «Современная рентгеновская оптика – 2023», стр 52 (год публикации - 2023)

52. Е.И. Глушков, А.И. Артюхов, А.А. Ахсахалян, М.В. Зорина, И.В. Малышев, М.С. Михайленко, Е.В. Петраков, В.Н. Пестов, В.Н. Полковников, А.К. Чернышев, Н.И. Чхало, Р.А. Шапошников Методика изготовления и тестирования высокоточных цилиндрических зеркал для рентгеновского диапазона Школа молодых ученых «Современная рентгеновская оптика – 2023», стр 60-62 (год публикации - 2023)

53. С.С. Морозов, Н.И. Чхало, Г.Д. Антышева Многостриповые многослойные зеркала для источников на основе обратного комптоновского рассеивания Школа молодых ученых «Современная рентгеновская оптика – 2023», стр 66-68 (год публикации - 2023)

54. А.И. Артюхов, Е.И. Глушков, И.В. Малышев, А.И. Николаев, А.Е. Пестов, Д.В. Петрова, Р.С. Плешков, В.Н. Полковников, Н.И. Чхало, Р.А. Шапошников Методика изготовления стриповых зеркал с помощью УФ-литографа Школа молодых ученых «Современная рентгеновская оптика – 2023», стр 69-72 (год публикации - 2023)

55. С.А. Гарахин, Е.С. Антюшин, В.Н. Полковников, Н.И. Чхало Исследование отражательных характеристик многослойных рентгеновских зеркал Cr/Ti Школа молодых ученых «Современная рентгеновская оптика – 2023», стр 73-75 (год публикации - 2023)

56. Р. С. Плешков, С. А. Гарахин, В. Н. Полковников, Н. И. Чхало Синтез и изучение свойств многослойных зеркал Mo/Be для диапазона жесткого рентгеновского излучения Школа молодых ученых «Современная рентгеновская оптика – 2023», стр 76-78 (год публикации - 2023)

57. Д.Г. Реунов, А.А. Ахсахалян, А.Д. Ахсахалян, Н.И. Чхало, Р.А. Шапошников Квазибрэгговское рассеяния в зеркалах Гебеля Школа молодых ученых «Современная рентгеновская оптика – 2023», стр 92-94 (год публикации - 2023)

58. В.Е. Гусева, А.Н. Нечай, А.А. Перекалов, Н.И. Чхало Исследование поглощения лазерного излучения газоструйными мишенями Школа молодых ученых «Современная рентгеновская оптика – 2023», стр 79 (год публикации - 2023)

59. Е.В. Петраков, Н.И. Чхало, Е.И. Глушков, А.Д. Ахсахалян, А.А. Ахсахалян Метрология крупногабаритных и асферических рентгеновских зеркал Школа молодых ученых «Современная рентгеновская оптика – 2023», с.87-88 (год публикации - 2023)

60. Н.И. Чхало, М.Н. Дроздов, А.Я. Лопатин, В.И. Лучин, Н.Н. Салащенко, С.Ю. Зуев, Н. Н. Цыбин Study of the temporal stability of the reflection coefficient in the vicinity of 58.4 nm of narrow-band Sc/Al mirrors with Si or ScNx interlayers and a MoSi2 protective cap layer Thin Solid Films, 783, 140047 (год публикации - 2023)
10.1016/j.tsf.2023.140047

61. Е. В. Петраков, Н. И. Чхало Разработка программного пакета для сшивки данных интерферометра при измерениях рентгеновских зеркал Труды XXVII Международного симпозиума «Нанофизика и Наноэлектроника», Т.2, стр. 888-889 (год публикации - 2023)

62. С.С. Морозов, С.А. Гарахин, Н.И. Чхало Calculation of the Reflection Coefficient of Multilayer X-Ray Mirrors for Sources Based on Inverse Compton Scattering Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques, vol.17,suppl.1,pp.s250-s258 (год публикации - 2023)
10.1134/S1027451023070340

63. Гарахин С.А., Антюшин Е.С., Барышева М.М., Пестов А.Е., Полковников В.Н., Плешков Р.С., Смертин Р.М., Чхало Н.И. Многослойные зеркала на основе Cr/Ti для рентгеновской микроскопии ” в окне прозрачности воды“ Журнал технической физики, Том 94, вып. 8, стр. 1250-1259 (год публикации - 2024)
10.61011/JTF.2024.08.58552.162-24

64. Пестов А.Е., Лопатин А.Я., Волков П.В., Зорина М.В., Лукьянов А.Ю., Малышев И.В., Михайленко М.С., Торопов М.Н., Семиков Д.А., Чернышев А.К., Чхало Н.И., Юнин П.А., Глушков Е.И., Гордеев С.К., Корчагина С.Б. The diamond–silicon carbide composite Skeleton1 as a promising material for substrates of intense X-ray beam optics Journal of Synchrotron Radiation, Vol. 31, P. 1-10 (год публикации - 2024)
10.1107/S1600577524006088

65. Петраков Е.В., Глушков Е.И., Чернышев А.К., Чхало Н.И. Metrology of the shape of large-size and aspherical x-ray mirrors with subnanometer accuracy Journal of Surface Investigation. X-Ray, Synchrotron and Neutron Techniques (год публикации - 2024)

66. Плешков Р.С., Гарахин С.А., Глушков Е.И., Полковников В.Н., Чхало Е.Д., Чхало Н.И. Исследование структурных и отражательных характеристик короткопериодных Mo/Be многослойных рентгеновских зеркал Журнал технической физики, Том 94, вып. 8, стр. 1269-1279 (год публикации - 2024)
10.61011/JTF.2024.08.58554.148-24

67. Полковников В.Н., Чхало Н.И., Гарахин С.А., Салащенко Н.Н., Зуев С.Ю. Al/Zr-based multilayer mirrors with record-breaking reflectivity Optics Letters, Vol. 49, № 16, P. 4577-4580 (год публикации - 2024)
10.1364/OL.534480

68. Шапошников Р.А., Полковников В.Н., Чхало Н.И., Гарахин С.А. Исследование структурных и отражательных характеристик многослойных рентгеновских зеркал на основе пары материалов Ru/B Журнал "Письма в Журнал технической физики" (год публикации - 2025)

69. Артюхов А.И., Морозов С.С., Петрова Д.В., Чхало Н.И., Шапошников Р.А. Безмасочный литограф прямого рисования. Конструкция, устройство и применение Журнал технической физики, Том 94, вып. 8, стр. 1295-1301 (год публикации - 2024)
10.21883/0000000000

70. Дуров К.В., Минеев С.М., Полковников В.Н., Чхало Н.И. Высокоградиентная асферизация подложек тонкопленочными покрытиями Al/Si Журнал технической физики, Том 94, вып. 8, стр. 1288-1294 (год публикации - 2024)
10.61011/JTF.2024.08.58556.172-24

71. Морозов С.С., Антышева Г.Д., Чхало Н.И. Multistrip multilayer mirrors for sources based on inverse Compton scattering Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, A (год публикации - 2024)
10.1016/j.nima.2024.169433

72. Смертин Р.М., Чхало Н.И., Гарахин С.А., Полковников В.Н., Зуев С.Ю. Stress, reflectance, and stability of Ru/Be multilayer coatings with Mo interlayers near the 11nm wavelength Optics Letters, Vol. 49, № 13, P. 3690-3692 (год публикации - 2024)
10.1364/OL.528271

Публикации

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В рамках работы по гранту РНФ в 2024 году производились следующие работы. Изучены структуры на основе Cr/V с барьерными слоями углерода. Установлено, что ширины переходных областей между материалами в зеркалах Cr/V составляют 4.1 А. Изучено влияние барьерных слоев углерода на этот параметр. Применение малых толщин барьерных слоев углерода (0.6-2 А) приводит к снижению величины интерфейсов до 2-2.5 А. Синтезированы структуры с величиной периода порядка d = 18 A и числом периодов N = 400, которое является оптимальным для получения максимального коэффициента отражения. Коэффициент отражения структуры на длине волны 24.4 А составил R = 6.4 % при угле скольжения излучения 42.3 градуса. Проведена коррекция локальных ошибок формы и асферизация подложки из плавленого кварца. Исследованы характеристики малоразмерного ионного пучка при малых съемах материала (низкие ток ионов и время включения/выключения ускоряющего напряжения), а также определена степень линейности процесса с уменьшением толщины снимаемого материала. Установлено, что при снижении ионного тока размер кратера травления увеличивается, а область перетяжки (в которой достигается наибольшая плотность ионного тока) удаляется от ионного источника. Многослойные покрытия на основе Cr/Sc с пассивированными в среде азота слоями хрома наносились на асферическую подложку диаметром 200 мм с радиусом кривизны ближайшей сферы 273 мм. Максимум отражения рассчитан на длину волны 3.14 нм («окно прозрачности воды»). В результате на подложку напылено зеркало с максимальным отклонением периодов от расчетных значений 0.09%. Средний коэффициент отражения составил R=20,9%. Найден оптимальный состав многослойной структуры фильтра (материалы в следующем порядке: Mo-10 нм, Y-100 нм, Mo-10 нм, MoSi2-3 нм, (Mo-2.5нм/ZrSi2 1.5нм)×39, Mo-2.5нм, MoSi2-3 нм). Эта композиция выдерживает вакуумный отжиг при температуре около 400˚С в течение 1 часа. Таким образом, было продемонстрировано, что введение барьерных слоев может позволить изготавливать поликристаллические образцы пленок, содержащие MoSi2 и ZrSi2 слои (или целиком из силицидов). По разработанным на предыдущих этапах технологическим маршрутам химико-механической полировки и ионно-пучкового травления созданы экспериментальные образцы фокусирующих кремниевых подложек – прототипов с эффективной шероховатостью в диапазоне пространственных частот 0,025-63,5 мкм-1 σэфф=0.27 нм и суб-нанометровой точностью формы поверхности. Для измерения коэффициентов отражения плоских зеркал со стриповой структурой используется рентгеновский дифрактометр Philips X’Pert с шириной пучка на образце не превышающей ширину стрипа. Для уменьшения падающего на образец пучка, перед началом измерений, входная щель (между источником и монохроматором) сужается до минимального размера (30 мкм). Это приводит к обеспечению необходимой ширины пучка на образце. Произведен расчет, изготовление и измерение отражательных характеристик плоского многослойного зеркала с набором стрипов для источника РИ на основе обратного комптоновского рассеяния. Исследована структура и глубина приповерхностного нарушенного слоя на образцах монокристаллического кремния (mc-Si), формирубщегося в процессе ионного травления. Показано, что травление ионным пучком привело к увеличению интенсивности широкого спектра комбинационного рассеяния в области 490-492 см−1, обусловленному оптической модой фононов в приповерхностной области mc-Si. Происхождение этой моды связано с формированием квазиаморфной фазы Si (q-Si), определяемой меньшей длиной корреляции фононов. Для удаления, образовавшегося в процессе ионной обработки, нарушенного слоя следует использовать обработку смесью химически активного газа (CF4) и инертного газа Ar в большой концентрации (более 30%) и энергии ионов ниже пороговой (400 эВ). Предложено использование алмаз-карбидкремниевого композита «Скелетон» с тонким покрытием из поликристаллического кремния в качестве подложек для рентгеновских зеркал, работающих под мощными пучками рентгеновского излучения. Развитая методика полировки кремния позволила получить на поверхности образца минимальную шероховатость σeff~0,2 нм, что позволяет использовать АКК “Скелетон” для изготовления подложек рентгеновских зеркал в том числе для жесткого диапазона рентгеновского излучения. Исследование влияния ионного травления на шероховатость поверхности технологического покрытия показало сохранение шероховатости на исходном уровне, а, следовательно, применимость методики ионно-пучковой обработки для коррекции формы и/или асферизации поверхности подложек из АКК “Скелетон” с технологическим покрытием из поликристаллического Si. Впервые определены теплофизические константы АКК “Скелетон”. Теплопроводность и теплоемкость оказались значительно выше, чем у монокристаллического кремния, и составили 1,2 Дж/(К*г) и 5,0 Вт/см*К, соответственно. Температурный коэффициент линейного расширения оказался немного больше, чем у кремния - 4,3*10-6 1/К у АКК “Скелетон” против 3,1*10-6 1/К у Si. Для исследования длиннофокусных рентгенооптических и систем дифракционного качества для жесткого рентгеновского диапазона разработан стенд, работающий в жестком рентгеновском диапазоне, с коллимированным пучком для имитации пучка синхротрона по расходимости пучка. При размере источника 10-20 мкм расстояние от микрофокусной рентгеновской трубки до коллимирующей КБ системы выбраны такими, чтобы угловая расходимость сколлимированного пучка была как на СКИФ, порядка ±1•10^-5 рад. Таким образом, в лаборатории моделировались геометрические параметры синхротронного пучка. Спроектирована и собрана локальная чистая зона, включающая в себя основной каркас с установленными фильтровентиляционными модулями. Локальная чистая зона представляет собой пространство, поделенное на две зоны по 3.33 и 1 м2, соединенные между совой герметичными дверями.

Публикации